Каппа Андромеды b - Kappa Andromedae b

Каппа Андромеды b
HR 8976 exoplanet.jpg
Каппа Andromedae b видна в виде белого пятна в левом верхнем углу.
Орбитальные характеристики
57–133 [1]Австралия
Эксцентриситет0.69–0.85[1]
242–900[1] у
Наклон114.9–140[1]
60.3–90.5[1]
2038.4–2047.9[1]
96.6–155.4[1]
Физические характеристики
Средний радиус
1.57 рJ
Масса13+12
−2[2] MJ
Температура1700--2000[2][3]

Каппа Андромеды b[4] является непосредственно отображаемым субзвездным объектом и, вероятно, имеет сверхъяповианскую массу. планета вращающийся по орбите Каппа Андромеды, молодая звезда B9IV в Созвездие Андромеды на расстоянии около 170 световых лет.[5] Масса компаньона примерно в 13 раз больше массы Юпитер.[2] Поскольку ранняя история каппа и b полна споров о том, является ли это экзопланета или коричневый карлик, некоторые ученые описали его как объект «Супер-Юпитер».

Открытие

Kappa Andromedae b была обнаружена с помощью высококонтрастных изображений в ближнем инфракрасном диапазоне. Стратегические исследования экзопланет и дисков с Subaru (SEEDS) обзор в телескоп Subaru, расположенный наверху Мауна-Кеа, Гавайи[6] Последующие наблюдения Subaru, проведенные в период с января по июль 2012 года и охватывающие более широкий диапазон длин волн, подтвердили, что Kappa Andromedae гравитационно связана (а не фоновая звезда) и имеет инфракрасные цвета, соответствующие субзвездному (возможно, планетному) спутнику.[6]

Атмосфера, Орбитальные свойства

Спектр каппа And b низкого разрешения в ближней инфракрасной области, полученный экстремальным адаптивная оптика Система SCExAO со встроенным полевым спектрографом CHARIS формируется за счет широких характеристик поглощения воды и окиси углерода.[2] Спектроскопия Keck / OSIRIS среднего разрешения разрешает эти линии.[7] Основываясь на сравнении с большими библиотеками спектров для других субзвездных объектов, спутник, вероятно, имеет спектральный класс L0 - L1: его острая форма H-полосы (1,65 мкм) указывает на низкую поверхностную гравитацию.[2][1]

Эмпирические сравнения с хорошо изученными субзвездными объектами показывают, что эффективная температура составляет 1700-2000 К.[2] Атмосферное моделирование, включающее данные с более длинными волнами, отдает предпочтение более холодному концу этого диапазона температур, тогда как температуры, полученные из спектров Keck / OSIRIS, поддерживают более высокие значения 1950-2100K.[7] Атмосфера каппа и b, вероятно, заполнена плотной облачной поверхностью, простирающейся до низких атмосферных давлений.[1][3] Анализ спектра спутника дает соотношение углерода и кислорода, близкое к солнечному (C / O ~ 0,70).[7]

Каппа Andromedae b была впервые получена на проекционном расстоянии около 55 а.е. последующие наборы данных восстанавливают спутника при меньшем угловом расстоянии.[1] Хотя покрыта лишь небольшая часть орбитальной фазы спутника,[8] текущие ограничения предполагают, что большая полуось, вероятно, больше 75 а.е.[2] Его эксцентриситет довольно высок (е ~ 0,7 или больше).[1] Относительная лучевая скорость между ним и его звездой составляет -1,4 +/- 0,9 км / с.[7]

Возраст и масса системы

Масса непосредственно отображаемых субзвездных объектов (экзопланет и коричневых карликов) обычно напрямую не измеряется, а определяется путем сравнения их светимости с предсказанными значениями для моделей субзвездной эволюции. Таким образом, неопределенность возраста системы приводит к неопределенности массы объекта. Документ об открытии Kappa Andromedae b[4] утверждал, что кинематика первичного звена согласуется с членством в Ассоциации Колумба, что подразумевает возраст системы 20-50 миллионов лет и массу около 12,8 масс Юпитера. Позже эти результаты были поставлены под сомнение. [9][10] который утверждал, что положение главной звезды на Диаграмма Герцшпрунга-Рассела отдает предпочтение гораздо более старому возрасту 220 ± 100 миллионов лет при условии, что звезда, Каппа Андромеды A, не является быстрым вращателем, наблюдаемым с полюса. Прямые измерения звезды позже показали, что Kappa Andromedae A на самом деле является быстрым вращателем, наблюдаемым с полюса.[11] и дают наилучший возраст 47+27
−40 миллионов лет в пользу массы от 13 до 30 юпитерианских масс. Пересмотренная светимость и подробные эмпирические сравнения с другими субзвездными объектами с известным возрастом подтверждают массу 13+12
−2 Масса Юпитера.[2]

Классификация и формирование

Природа Kappa Andromedae b является предметом долгих споров, в частности, является ли это планетой газовый гигант или коричневый карлик, объект достаточно массивный, чтобы предохранитель дейтерий но нет протий. Рабочая группа по внесолнечным планетам Международного астрономического союза приняла предел сжигания дейтерия (установленный в 13 масс Юпитера) для разделения планет (ниже этого предела) и коричневых карликов (выше него).[12] Однако более поздние работы выявили множество свободно плавающих объектов, обозначенных как коричневые карлики, но с предполагаемой массой на уровне или значительно ниже предела горения дейтерия.[13] Модели показывают, что точное определение горения дейтерия дополнительно зависит от предполагаемой металличности объекта и полноты сгорания дейтерия, в диапазоне от 11 масс Юпитера для чрезвычайно богатого металлами объекта при 10% горении до более 16 масс Юпитера для Бедный металлом объект сжигает 90% своего дейтерия.[14] Альтернативные критерии для отделения планет от коричневых карликов полностью отказываются от предела сжигания дейтерия, вместо этого предполагая природу объекта на основе его отношения масс по отношению к его первичным карликам и его разделению.[15]

Предыдущие дебаты были сосредоточены в основном на возрасте системы, поскольку она определяет предполагаемые значения массы компаньона и отношения масс по отношению к его главной звезде. Для ныне неблагополучного старшего возраста (220 ± 100 миллионов лет) предполагаемая масса компаньона будет значительно выше предела сжигания дейтерия, а его массовое отношение превысит 1%, что лучше всего соответствует коричневому карлику. Более молодой возраст, выведенный из возможного членства в Колумбе, полученный из прямых измерений звезды и согласующийся со спектральными свойствами каппа And b, сильно способствует массам около 13 масс Юпитера и соотношению масс ниже 1%.[2] Плоскость орбиты спутника также может быть совмещена с осью вращения звезды. Эти свидетельства подтверждают классификацию этого объекта как планеты с суперъяпитерианской массой.

Формирование планеты in situ со свойствами каппа и b является чрезвычайно сложной задачей для стандартных моделей аккреции ядра для образования планет-гигантов. Вместо этого образование планеты из-за гравитационной нестабильности может быть жизнеспособным механизмом для этого компаньона.[16][2] Производное отношение углерода к кислороду спутника, которое, как считается, является диагностикой аккреционной среды объекта, и подсолнечная металличность первичного элемента могут свидетельствовать о том, что каппа And b образовалась в результате быстрого процесса формирования, такого как гравитационная нестабильность.[7]

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм час я j k Уяма, Тайчи; и другие. (2020), "Атмосферные характеристики и дальнейшее орбитальное моделирование κ Андромеды b", Астрофизический журнал, 159 (2): 40, arXiv:1810.09457, Bibcode:2020AJ .... 159 ... 40U, Дои:10.3847 / 1538-3881 / ab5afa}
  2. ^ а б c d е ж грамм час я j Карри, Тейн; и другие. (2018), «SCExAO / CHARIS Прямая визуализация в ближнем инфракрасном диапазоне, спектроскопия и прямое моделирование κ и b: вероятный молодой сверхъявианский компаньон с низкой гравитацией», Астрофизический журнал, 156 (6): 291, arXiv:1810.09457, Bibcode:2018AJ .... 156..291C, Дои:10.3847 / 1538-3881 / aae9ea}
  3. ^ а б Высококонтрастная тепловая инфракрасная спектроскопия с ALES: спектр 3-4 мкм κ Andromedae b, 2020, arXiv:2010.02928
  4. ^ а б Карсон; Тельман; Янсон; Козакис; Боннефой; Биллер; Шлидер; Карри; МакЭлвейн (15 ноября 2012 г.). «Открытие с помощью прямого изображения« Супер-Юпитера »около звезды последнего типа B, Каппа And». Астрофизический журнал. 763 (2): L32. arXiv:1211.3744. Bibcode:2013ApJ ... 763L..32C. Дои:10.1088 / 2041-8205 / 763/2 / L32.
  5. ^ "Суперюпитер Каппа Андромеды b: НАСА не уверено, является ли новое открытие планетой или карликовой звездой". wptv.com. 20 ноября 2012 г. Архивировано с оригинал 24 октября 2013 г.. Получено Двадцать первое ноября, 2012.
  6. ^ а б "Астрономы получают прямое изображение Суперюпитера массивной звезды"'". nasa.gov. 19 ноября 2012 г.. Получено Двадцать первое ноября, 2012.
  7. ^ а б c d е Уилкомб, К; и другие. (2020), "Спектроскопия в K-диапазоне среднего разрешения субзвездного компаньона κ Andromedae b", Астрофизический журнал, 160 (5): 207, arXiv:1810.09457, Bibcode:2020AJ .... 160..207Вт, Дои:10.3847 / 1538-3881 / abb9b1}
  8. ^ Блант, Сара; и другие. (2017). «Орбиты для нетерпеливых: байесовский метод отбраковки для быстрого согласования орбит долгопериодических экзопланет». Астрономический журнал. 153 (5). 229. arXiv:1703.10653. Bibcode:2017AJ .... 153..229B. Дои:10.3847 / 1538-3881 / aa6930.
  9. ^ "Насколько массивна Kappa Andromedae B?". 2013-09-20.
  10. ^ Саша Хинкли; Лоран Пуэйо; Жаклин К. Фээрти; Бен Р. Оппенгеймер; Эрик Э. Мамаджек; Адам Л. Краус; Эмили Л. Райс; Майкл Дж. Ирландия; Тревор Дэвид; и другие. (Сентябрь 2013). «Система Каппа Андромеды: новые ограничения на массу компаньона, возраст системы и дальнейшее разнообразие». Астрофизический журнал. 763 (2): L32. arXiv:1211.3744. Bibcode:2013ApJ ... 763L..32C. Дои:10.1088 / 2041-8205 / 763/2 / L32.
  11. ^ Джонс, Джереми; White, R.J .; Quinn, S .; Ирландия, М .; Бояджян, Т .; Schaefer, G .; Бейнс, Э. К. (2016). «Возраст звезды-хозяина планеты κ Андромеды, полученный на прямом изображении, определенный из интерферометрических наблюдений». Письма в астрофизический журнал. 822 (1): 7. arXiv:1604.02176. Bibcode:2016ApJ ... 822L ... 3J. Дои:10.3847 / 2041-8205 / 822/1 / L3. S2CID  38367518.
  12. ^ Босс, Алан П.; Батлер, Р. Пол; Хаббард, Уильям Б. Ианна, Филип А; Кюрстер, Мартин; Лиссауэр, Джек Дж; Мэр, Мишель; Мич, Карен Дж; Миньяр, Франсуа; Пенни, Алан Дж; Квирренбах, Андреас; Тартер, Джилл С; Видаль-Маджар, Альфред (2007). «Определение планеты». Труды Международного астрономического союза. 1: 183–186. Bibcode:2007IAUTA..26..183B. Дои:10.1017 / S1743921306004509.
  13. ^ Лухман, К. Л. (21 апреля 2014 г.). "Открытие коричневого карлика ~ 250 К на расстоянии 2 пк от Солнца". Письма в астрофизический журнал. 786 (2): L18. arXiv:1404.6501. Bibcode:2014ApJ ... 786L..18L. Дои:10.1088 / 2041-8205 / 786/2 / L18. S2CID  119102654.
  14. ^ Spiegel, David S .; Берроуз, Адам; Милсон, Джон А. (2011). «Предел массы сжигания дейтерия для коричневых карликов и планет-гигантов». Астрофизический журнал. 727 (1): 57. arXiv:1008.5150. Bibcode:2011ApJ ... 727 ... 57S. Дои:10.1088 / 0004-637X / 727/1/57. S2CID  118513110.
  15. ^ Краттер, Кейтлин; и другие. (2010). ""Рунты из помета: почему планеты, образовавшиеся в результате гравитационной нестабильности, могут быть только несостоятельными двойными звездами"". Астрофизический журнал. 710 (2): 1375. Дои:10.1088 / 0004-637X / 710/2/1375.
  16. ^ Микаэль Боннефой; Тейн Карри; Г.-Д. Марло; и другие. (Август 2013). «Характеристика газообразного компаньона κ Andromedae b: высококонтрастные наблюдения New Keck и LBTI». Астрономия и астрофизика. 562: A111. arXiv:1308.3859. Bibcode:2014A и A ... 562A.111B. Дои:10.1051/0004-6361/201322119.

Координаты: Карта неба 23час 40м 24.50763s, +44° 20′ 02.1566″